一种中间合金材料及其制备方法.pdf

本发明涉及一种中间合金材料及其制备方法。本发明的中间合金材料由如下重量百分比的组分组成：镁87-91.5wt％，赤磷8-12wt％，碳化硅0.05-0.5wt％，稀土0.3-0.75wt％。其制备方法包括搅拌、烘干、真空熔炼等步骤。本发明提供的中间合金材料，适于添加至汽车工业领域用的镁合金材料，能有效的提高最终镁合金材料的强度；使其由原来的强度200～300MPa提高至320～400MPa。

1.  一种中间合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：镁87-91.5wt％，赤磷8-12wt％，碳化硅0.05-0.5wt％，稀土0.3-0.75wt％。

2.  根据权利要求1所述的中间合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：镁87wt％，赤磷12wt％，碳化硅0.5wt％，稀土0.5wt％。

3.  根据权利要求1所述的中间合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：镁91.5wt％，赤磷8wt％，碳化硅0.1wt％，稀土0.4wt％。

4.  根据权利要求1-3中任一项的中间合金材料，其特征在于，所述镁为150-200目的镁粉。

5.  根据权利要求1-3中任一项的中间合金材料，其特征在于，所述赤磷为150-200目的赤磷粉。

6.  根据权利要求1-3中任一项的中间合金材料，其特征在于，所述碳化硅为粒径大于50μm，小于150μm的碳化硅颗粒。

7.  根据权利要求1-3中任一项的中间合金材料，其特征在于，所述稀土为镧和铈含量占50-60wt％的稀土。

8.  根据权利要求1-7中任一项所述中间合金材料的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化硅颗粒及稀土元素；
2)在13-16℃条件下将重量比例适中的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为10-15分钟；
3)将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在28-32℃，压力在65-70KN；
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体氩，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在4.5×10^-3Pa以下；将加热炉升温至500-550℃，保温1-2小时；
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。

一种中间合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种中间合金材料及其制备方法，特别是涉及一种用于增强汽车零部件用镁合金材料强度的中间合金材料及其制备方法。
背景技术
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好，而且镁的重量比铝轻，比重仅为1.8，因此是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。但是镁合金强度较低，只有200～300MPa，主要用于制造低承力的零件。因此，只有进一步改进镁合金的强度性能，才能更大范围的在汽车工业领域利用镁合金材料的优势。
综上，目前需要一种成本较低，适用于添加到汽车工业领域的镁合金材料中，以进一步提高镁合金材料强度的新型中间合金材料。
发明内容
本发明的目的在于，通过改进中间合金成分及各成分间质量配比，提供一种增强汽车零部件用镁合金材料强度的中间合金材料及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：
一种中间合金材料，由如下重量百分比的组分组成：镁87-91.5wt％，赤磷8-12wt％，碳化硅0.05-0.5wt％，稀土0.3-0.75wt％。
优选地，本发明的中间合金材料，由如下重量百分比的组分组成：镁87wt％，赤磷12wt％，碳化硅0.5wt％，稀土0.5wt％。
优选地，本发明的中间合金材料，由如下重量百分比的组分组成：镁91wt％，赤磷8wt％，碳化硅0.1wt％，稀土0.4wt％。
进一步地，镁为150-200目的镁粉。
进一步地，赤磷为150-200目的赤磷粉。
进一步地，碳化硅为粒径大于50μm，小于150μm的碳化硅颗粒。
进一步地，稀土为镧和铈含量占50-60wt％的稀土。
本发明提供一种中间合金材料的制备方法，具有以下步骤：
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化硅颗粒及稀土元素；
2)在13-16℃条件下将重量比例适中的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为10-15分钟；
3)将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在28-32℃，压力在65-70KN；
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体氩，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在4.5×10^-3Pa以下；将加热炉升温至500-550℃，保温1-2小时；
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。
采用上述技术方案，本发明的有益效果有：
1.本发明提供的中间合金材料包含镁合金强化元素，其中硅元素能够和镁元素形成强化相Mg₂Si，提高晶界强度，还能进一步与合金中的其他合金元素形成稳定的硅化物，改善合金的蠕变性能，从而提高镁合金的强度；稀土元素通过细晶强化和固溶强化也能起到提高镁合金强度的作用。将这些元素以通过中间合金的形式添加到传统镁合金中，解决了烧损、高熔点合金不易熔入等问题，在节约成本的同时提高了镁合金材料的强度。
2.本发明提供的中间合金材料，适于添加至汽车工业领域用的镁合金材料，能有效的提高最终镁合金材料的强度；使其由原来的强度200～300MPa提高至320～400MPa。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明提供的中间合金材料及其制备方法作进一步说明，但并非限制本发明的应用范围。
      实施例1      
本发明实施例1的中间合金材料的各组分的重量百分比为：镁87wt％，赤磷12wt％，碳化硅0.5wt％，稀土0.5wt％。
本发明实施例1的中间合金材料的制备方法，包括下述步骤：
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化硅颗粒及稀土元素；
2)在15℃左右的条件下将重量比例适中的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为15分钟；
3)将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在30℃左右，压力在70KN；
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体氩，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在4.5×10^-3Pa以下；将加热炉升温至540℃，保温2小时；
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。
      实施例2      
本发明实施例2的中间合金材料的各组分的重量百分比为：镁91.5wt％，赤磷8wt％，碳化硅0.1wt％，稀土0.4wt％。
本发明实施例2的中间合金材料的制备方法，包括下述步骤：
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化硅颗粒及稀土元素；
2)在15℃左右的条件下将重量比例适中的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为10分钟；
3)将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在30℃左右，压力在66KN；
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体氩，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在4.5×10^-3Pa以下；将加热炉升温至500℃，保温1小时；
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。
      实施例3      
本发明实施例3的中间合金材料的各组分的重量百分比为：镁90.5wt％，赤磷9wt％，碳化硅0.3wt％，稀土0.2wt％。
本发明实施例3的中间合金材料的制备方法，包括下述步骤：
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化硅颗粒及稀土元素；
2)在15℃左右的条件下将重量比例适中的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为12分钟；
3)将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在30℃左右，压力在68KN；
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体氩，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在4.5×10^-3Pa以下；将加热炉升温至530℃，保温1.5小时；
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。
      实施例4      
本发明实施例4的中间合金材料的各组分的重量百分比为：镁89wt％，赤磷10.2wt％，碳化硅0.05wt％，稀土0.75wt％。
本发明实施例4的中间合金材料的制备方法，包括下述步骤：
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化硅颗粒及稀土元素；
2)在15℃左右的条件下将重量比例适中的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为15分钟；
3)将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在30℃左右，压力在65KN；
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体氩，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在4.5×10^-3Pa以下；将加热炉升温至520℃，保温2小时；
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。
      实施例5      
本发明实施例5的中间合金材料的各组分的重量百分比为：镁90wt％，赤磷9wt％，碳化硅0.4wt％，稀土0.6wt％。
本发明实施例5的中间合金材料的制备方法，包括下述步骤：
1)在常规条件下按照重量百分比准备镁粉、赤磷粉、碳化硅颗粒及稀土元素；
2)在15℃左右的条件下将重量比例适中的四种粉末混合搅拌，搅拌时添加适量的无水乙醇；搅拌时间为13分钟；
3)将搅拌均匀的粉末置入2公斤容量的模具中，压制成小块并烘干；压制时温度在30℃左右，压力在69KN；
4)将制作完成的小块放置在真空加热炉中，并充入99.999％纯度惰性气体氩，使加热炉处于真空状态下，压力应保持在4.5×10^-3Pa以下；将加热炉升温至510℃，保温1.5小时；
5)将加热完成之后的合金锭随加热炉自然冷却，并包装入库。
将上述实施例制备的中间合金材料分别添加到传统镁合金中，得到新型高强度镁合金，其抗拉强度图下表所示：
表1
                  
            
根据上述表1的数据可以看出，添加中间合金材料后，镁合金的抗拉强度得到了显著的提高。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。